能谱CT碘水物质分离技术评估泌尿系结石引起的肾皮质期灌注异常的可行性

　　摘要：

　　目的探讨能谱CT碘水物质分离技术评估泌尿系结石引起的肾皮质期灌注异常的可行性。方法单侧泌尿系结石及肾积水患者20例中,10例(A组)有轻度肾功能异常,10例(B组)肾功能正常。两组均行能谱CT尿路造影检查,使用能谱CT碘水物质分离技术比较两组皮质期和实质期患侧肾/健侧肾的CT值比值、碘水物质分离图的碘基值比值和水基值比值。分析两组皮质期和实质期普通增强图、物质分离的碘图及其伪彩图。结果 A组的皮质期CT值比值和碘基值比值低于B组(0.79±0.05 vs.0.86±0.03和0.68±0.08 vs.0.81±0.03)(P<0.05)。A组皮质期碘图及其伪彩图可更加清晰显示患侧肾皮质血液供应减少程度。两组实质期普通增强图、碘图及其伪彩图均不能显示患侧肾实质的血液供应减少程度。结论使用能谱CT碘水物质分离技术可以评估泌尿系结石引起的肾皮质期灌注异常。

　　关键词：

　　能谱计算机断层扫描碘水物质分离泌尿系结石

　　Feasibility of iodine-water material separation technique of energy spectrum CT in evaluating abnormal renal cortical perfusion induced by urinary calculi

　　PENG Chuming WANG Luping

　　Department of Radiology,First Affiliated Hospital,Guangzhou Medical University;

　　Abstract：

　　Objective To explore the feasibility of iodine-water material separation technique of energy spectrum CT in evaluating abnormal renal cortical perfusion induced by urinary calculi.Methods Twenty patients with unilateral urinary stones and hydronephrosis were divided into two groups of A(10 cases) with mild renal dysfunction and B(10 cases) with normal renal function. Both groups were examined by energy spectrum CT urography.The ratios of diseased kidney to healthy kidney in CT value,iodine-base value and water-based value of in cortical and parenchymal phases were compared between the two groups through iodine-water material separation technique.The images of general enhancement,material separation of iodine and pseudo-color were analyzed in both groups.Results The cortical CT value ratio and iodine-base value ratio of group A were significantly lower than those of group B(0.79±0.05 vs.0.86±0.03 and 0.68±0.08 vs.0.81±0.03)(P<0.05).The images of cortical iodine and its pseudo-color in group A more clearly showed the extent of decreased blood supply to the renal cortex of affected side.In the parenchymal phase,the images of general enhancement,material separation of iodine and pseudo-color in both groups could not show the degree of blood supply reduction in the renal parenchyma.Conclusion Iodine-water material separation technique of energy spectrum CT is more sensitive in evaluating the abnormal renal cortical perfusion induced by urinary calculi.

　　Keyword：

　　Energy spectrum computed tomography; Iodine-water material separation; Urinary calculi;

　　泌尿系结石常常造成尿路梗阻,引起肾积水和肾功能异常。血肌酐、尿素、尿酸和胱抑素C等都可用于评价肾功能,其中血肌酐的检查是最常用的肾功能评价方式[1]。影像学检查也可评价肾功能,如常用的核素检查[2]。但是核素检查具有辐射性,对于患者具有一定的危害。其它常用的影像学检查方式如超声、静脉肾盂造影、CT尿路造影、MR尿路造影等方式[3-5],只能通过肾脏形态学及对比剂分泌情况粗略判断肾功能情况。此外,结石造成的肾积水还可引起肾的血流灌注异常,表现为皮质期普通增强图像中,肾皮质的强化程度减低。能谱CT的应用为肾血流灌注及肾功能的影像学评估提供一种新的方法,特别是碘水物质分离技术,可以敏感地评估结石造成的肾积水对肾血供的影响。基于此,本文研究使用能谱CT碘水物质分离技术评估泌尿系结石引起的肾皮质期灌注异常的可行性。

　　资料与方法

　　一、一般资料

　　2019年1月—2020年6月广州医科大学附属第一医院泌尿外科收治的单侧泌尿系结石及肾积水患者20例,男14例,女6例,年龄(55.9±13.0)岁。纳入标准:超声确诊为单侧泌尿系结石及由结石引发肾积水,另一侧泌尿系完全正常。20例患者分为轻度肾功能异常(A组)10例和肾功能正常(B组)10例。A组血肌酐有轻度升高,为(103.82±9.35) μmol/L。B组血肌酐在正常范围内,为(75.15±10.14) μmol/L。两组性别构成比、年龄等比较无统计学差异,具有可比性。本研究获医院伦理委员会批准,患者均签署知情同意书。

　　二、方法

　　采用Revolution能谱CT进行检查,除常规平扫外,增强检查包括皮质期、实质期及延迟期扫描。两组病例的CT扫描参数相同,管电压为110 kVp,电流为200 mA,转速为0.6 s/r,螺距为1.0,图像矩阵为512×512。对比剂采用碘克沙醇,用量为1.2 mL/kg,注射速率为4.0 mL/s。使用能谱CT碘水物质分离技术,对皮质期和实质期的能谱图像进行分析和测量。由于不同病例的个体差异和肾积水潴留尿液的体积不同,不对延迟期图像进行分析。首先测量两组数据的皮质期患侧肾及健侧肾的肾皮质CT值、碘水物质分离图中碘基值和水基值,并进一步计算皮质期CT值比值(患侧肾/健侧肾)、皮质期碘基值比值(患侧肾/健侧肾)、皮质期水基值比值(患侧肾/健侧肾);然后测量两组数据的实质期患侧肾及健侧肾的肾实质CT值、碘水物质分离图中碘基值和水基值,并计算实质期CT值比值(患侧肾/健侧肾)、实质期碘基值比值(患侧肾/健侧肾)、实质期水基值比值(患侧肾/健侧肾)。另外,观察分析皮质期和实质期中,A组和B组的CT增强图、物质分离的碘图及其伪彩图。伪彩图模式采用常见Cardiac模式。

　　三、统计学处理

　　采用SPSS 22.0软件进行数据分析。计量数据用均数±标准差(x¯±s)表示,行t检验,P<0.05为差异有统计学意义。

　　结果

　　一、两组皮质期和实质期CT图相关指标

　　两组皮质期CT值比值和碘基值比值比较有统计学差异(P<0.05)(表1)。

　　表1 两组皮质期和实质期相关指标(x¯±s,n=10)

　　二、A组皮质期CT图

　　A组中5例皮质期普通增强图可以显示患侧肾皮质血液供应减少,5例皮质期普通增强图不能显示患侧肾皮质血液供应减少;但是A组10例皮质期碘图及其伪彩图均可清晰显示患侧肾皮质血液供应减少程度(图1),且相对于皮质期普通增强图,皮质期碘图及其伪彩图显示患侧肾皮质血液供应减少程度更加清晰。

　　三、B组皮质期CT图

　　B组皮质期10例普通增强图和皮质期碘图均没有显示患侧肾皮质血液供应减少,但是B组中4例皮质期碘图的伪彩图可以更加清晰地显示患侧肾皮质血液供应减少程度(图2)。两组的实质期普通增强图、碘图和其伪彩图,均不能显示患侧肾实质的血液供应减少程度。

　　讨论

　　肾结石是临床常见病、多发病,易引起尿路梗阻和肾积水,严重危害患者健康。研究表明,58.7%～89.7%患者诊断为肾功能损伤无明显临床症状,需要通过实验室检查和影像学检查确诊[6]。其中血肌酐检测是最常用的实验室检查项目[1]。影像学检查方式则较多,各有优缺点。99mTc-二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)肾动态核素检查可以动态观察肾血流灌注情况,绘制肾血流灌注、摄取、清除及排泄曲线,同时能提供肾小球滤过率值,方便对肾功能做出客观评价[7]。此外,99mTc-DTPA也存在明显的缺点,如经尿排出不够迅速,本底较高影响诊断等,因此临床上也会采用新药99mTc-N,N′二胺乙基丙二胺六乙酸克服上述一些缺点。但是核素检查无法显示结石的详细情况及尿路梗阻的详细情况,且具有辐射性对于人体有一定的危害。

　　超声检查普及面广且检查便捷,能够清楚显示肾盏、肾盂轮廓及其中无回声的积液部分。研究表明,超声影像除可直接观察到结石以外,还可以通过肾实质厚度及积水范围帮助判断肾功能[8]。肾实质面积与肾功能相关性好,成人患者肾实质厚度超过3 mm时,结石术后肾功能恢复良好。但是,超声在可重复性、操作者经验及解剖显示上存在缺陷,且不能完整的评估泌尿系梗阻情况。

　　静脉肾盂造影检查空间分辨率较高,可以直接显示整个尿路和大部分结石(阴性结石除外),能初步评价肾脏分泌功能和尿路梗阻积水情况[9]。但当肾脏分泌功能不佳时,会影响静脉肾盂造影显影,静脉肾盂造影检查只能反映泌尿系的腔内情况,不能反映肾脏形态及内部解剖结构,也不能直接显示输尿管及膀胱的管壁情况及周围结构情况。MR尿路造影检查无需使用造影剂,可以直接利用尿液信号显示尿路的形态,能够三维成像多角度显示,且无辐射危害[10]。但是,由于大部分泌尿系结石为含钙、磷的结石,在MR尿路造影及常规MR图像上结石表现为低信号,因此对于结石的直接显示效果不佳。此外,MR尿路造影不能显示肾脏分泌功能状况,且常常受到呼吸运动伪影的干扰。

　　普通CT平扫和增强检查可以直观显示结石的形态及位置、肾皮质厚度情况、周围组织结构形态等[11]。此外,CT尿路造影可以直观、完整、连续地显示尿路梗阻情况和肾积水情况。常用的CT对比剂也是通过肾脏排泄,因此也可用于反映肾功能和肾血流灌注情况[12]。但是,很多做普通CT增强扫描的病例在显示肾皮质血供和血流灌注的变化上不够敏感。随着能谱CT的出现和应用,CT成像不仅能显示泌尿系统及其毗邻器官组织的解剖结构,还可以进一步使用能谱CT碘水分离技术评估泌尿系结石引起的肾皮质血供的改变和早期肾功能异常,较传统CT的皮质期CT增强图像更加敏感。能谱CT成像的实现是基于坚实的物理理论基础,常常采用水和碘作为基物质对,这是因为水和碘在成像中比较接近常见的软组织和碘对比剂,这样会有助于分析和理解[13]。

　　碘基物质图可以表达碘空间和时间分布信息,测量的碘浓度可以直接反映组织器官的摄碘能力,间接反映组织器官的血供及血流灌注、病变血流量变化[14]。碘基物质图可以测量肺动脉栓塞造成的远端肺动脉分支减少及远端肺组织血流灌注减少,碘对比剂的分布亦相应减少[15]。与正常肺组织区域相比,肺动脉栓塞区的肺组织表现为低灌注区,相应区域的碘浓度降低,因此碘基物质图能定量反映肺组织血流灌注下降情况。通过测量肝脏不同增强期碘浓度值,也可以间接反映肝硬化情况下肝脏血流灌注减少[16]。在本研究中,也观察到结石合并肾积水的肾脏,其皮质期碘图及其伪彩图均可清晰显示患侧肾皮质血液供应减少,且测量的碘基值比值也有下降。且轻度肾功能异常的病例中,上述情况更加明显。使用能谱CT碘水物质分离技术可以有效地评估泌尿系结石引起的肾皮质期灌注异常。

　　参考文献

　　[1] 缪淑贤,颜群,卢英,等.血清肌酐、尿素、尿酸和胱抑素C在肾功能损伤的诊断价值[J].江苏医药,2018,44(6):661-663.

　　[2] 曾纪骅.放射性核素检查在儿童肾功能检测中的应用[J].中国实用儿科杂志,2003,18(8):459-461.

　　[3] 刘健,卓莉,武敬平,等.超声技术诊断肾功能损伤的应用价值研究[J].北京医学,2016,38(7):682-685.

　　[4] 曹琳,夏庆来,吴虹仪,等.螺旋CT评价肾功能的研究进展[J].国际医学放射学杂志,2019,42(3):331-333.

　　[5] 肖志军,刘怀军,高国栋,等.尿路梗阻性病变的MRU应用[J].临床放射学杂志,2003,22(9):764-766.

　　[6] Coresh J,Wei GL,McQuillan G,et al.Prevalence of high blood pressure and elevated serum creatinine level in the United States:findings from the third National Health and Nutrition Examination Survey (1988-1994) [J].Arch Intern Med,2001,161(9):1207-1216.

　　[7] 余会丽.99mTc-DTPA肾动态显像联合CT尿路造影评价重度肾积水患者肾功能的准确性[J].河南医学研究,2020,29(5):898-899.

　　[8] Darmon M,Schortgen F,Vargas F,et al.Diagnostic accuracy of Doppler renal resistive index for reversibility of acute kidney injury in critically ill patients[J].Intensive Care Med,2011,37(1):68-76.

　　[9] 戴石,张晓军,张新荣,等.IVP、CTU及MRU在儿童重复肾畸形中的诊断价值[J].中国医学计算机成像杂志,2015,21(6):571-574.

　　[10] 李保灿,杨岳松.中场强磁共振尿路水成像技术与临床应用初探[J].临床放射学杂志,2000,19(8):498.

　　[11] 李娇,任克.CT 评价肾功能的研究进展[J].国际医学放射学杂志,2015,38(6):548-551.

　　[12] 杨征宇,杨光,袁小东.肾脏增强CT三期扫描用于测量肾功能的可行性和准确性初探[J].中国医疗设备,2018,33(10):79-82.

　　[13] McCollough CH,Leng S,Yu L,Fletcher JG.Dual- and multi-energy CT:principles,technical approaches,and clinical applications[J].Radiology,2015,276(3):637-653.

　　[14] 唐润辉,王成林,邓乾华,等.双能CT碘定量法评价肝硬化血流动力学改变与肝功能储备CTP评分相关性[J].中国CT和MRI杂志,2015,13(3):52-55.

　　[15] 韦学,丁可,赵晓英,等.能谱CT碘基物质测定对外周肺动脉栓塞临床应用[J].现代医用影像学,2020,29(4):602-605.

　　[16] 谢婷婷,石桥,张嘉瑜,等.采用双能量CT碘定量法研究肝硬化患者脾脏血流动力学变化[J].中国CT和MRI杂志,2017,15(5):78-80.